Grundwasser und Grundwasserleiter

1. GrundwasserundGrundwasserleiter Ingenieurhydrologie Kolloquium 26.07.2010 Isabel Röber Lisa-Marie Mertins

2. Gliederung Grundwasser - Daten - Grundwasserbewegung - Begriffe - Gespanntes / ungespanntes GW Grundwasserleiter - Def. Grundwassernichtleiter / Grundwasserleiter - Lockergesteingrundwasserleiter - Festgesteingrundwasserleiter

3. Grundwasser • Grundwasser (GW) meist genutzter Rohstoff • einzige verlässliche Wasserressource • GW nimmt in vielen Ländern größten Anteil bei der Trinkwasserversorgung ein  BRD 70% • 1,5 Milliarden Menschen werden durch GW versorgt • Grundwasser nimmt am Wasserkreislauf teil • die Verweilzeit reicht von unter einem Jahr bis hin zu vielen Millionen Jahren • GW befindet sich in der gesättigten Feuchtigkeitszone

4. Grundwasser - Daten • DIN 4049 Teil 3: • unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Erdrinde zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung ausschließlich oder nahezu ausschließlich von der Schwerkraft und den durch die Bewegung selbst ausgelösten Reibungskräften bestimmt wird • Grundwasserförderung weltweit: 900 km³/a • Globale Grundwasserneubildung: 12.700 km³/a

5. Grundwasser - Daten

6. Grundwasserbewegung Art und Häufigkeit der auf der Erde vorkommenden Hohlräume variiert stark GWBewegung nur in zusammenhängenden Hohlräumen möglich Differenzierung u. a. nach Entstehung und Ausprägung Zwei Arten: Poren-Hohlräume Kluft-Hohlräume Sonderform der Kluft-Hohlräume: Karst-Hohlräume

7. Grundwasser - Begriffe (1) • fossiles GW = GW, das aus niederschlagsreichen Perioden vergangener Zeiten stammt und nicht am Wasserkreislauf teilnimmt • Grundwasserkörper = Grundwasservorkommen, das eindeutig abgegrenzt ist • Grundwassersohle = untere Begrenzung • Grundwasseroberfläche = obere Begrenzung • Grundwasserstockwerke = mehrere GWKörper, die übereinander auftreten • Schwebendes GW = oberstes freies GW

8. Grundwasser - Begriffe (2) • GWMächtigkeit = Abstand GWSohle – GWOberfläche • GWDruckfläche = gedachte Fläche durch die Endpunkte aller Standrohrspiegelhöhen • Standrohrspiegelhöhe = geodätische Höhe + Druckhöhe • Grundwasserspiegel = druckmäßig ausgeglichene Grenzfläche zur Atmosphäre • Grundwasserstand = Höhe des GWSpiegels über oder unter einer waagerechten Bezugsebene

9. Grundwasser - Begriffe (3) • Grundwasserneubildung = Entstehung von GW durch meteoritisches Wasser (oberflächliche Infiltration von atmosphärischen Niederschlagswasser ) • Reservoirtheorie = alle Gewässer der Erde werden von einem unterirdischen Wasserreservoir gespeist • Versickerungstheorie = GW wird zum größten Teil aus atmosphärischen Niederschlägen gespeist, aber auch durch Filtration gelangt Wasser durch Sohl- und Uferbereiche von Oberflächengewässern in den Untergrund • Die Reservoirtheorie ist veraltet, allgemein anerkannt ist die Versickerungstheorie

10. Grundwasser - Begriffe

11. Ungespanntes Grundwasser • GW, bei dem GWOberfläche und GWDruckfläche zusammenfallen • Standrohrspiegelhöhe = Wasserspiegel • bei Wasserentnahme aus einer Bohrung wird der GWKörper entleert • es entwickelt sich ein zur Bohrung hin zunehmendes Gefälle (Absenktrichter)

12. Ungespanntes Grundwasser

13. Gespanntes Grundwasser • GWOberfläche ungleich GWDruckfläche • GW kann nicht seinem hydrostatischen Druck entsprechend ansteigen  der Druck an der Oberfläche > atmosphärischer Druck • liegt die GWDruckfläche höher als die Geländeoberfläche?  das GW würde aus einer Bohrung frei herauslaufen = artesisch gespanntes GW  Unterscheidung wirkt sich maßgeblich auf die Grundwasserentnahme aus!

14. Ungespanntes und Gespanntes GW

15. Ungespanntes und Gespanntes GW

16. Artesisch gespanntes GW

17. Grundwassernichtleiter (GWNL) Def.: Ein Gesteinskörper, der wasserundurchlässig ist Bsp.: tonhaltige Schichten GWNL begrenzen Grundwasser leitende Schichten  es bilden sich Grundwasserstockwerke Aquifuge = Grundwassernichtleiter Aquitarde = Grundwassergeringleiter

18. Grundwassernichtleiter (GWNL) Grundwassergeringleiter sind von großer Bedeutung noch so geringe Wassertransporte können Auswirkungen haben! Bsp.: Schadstofftransport Altlasten, Deponie, Endlager von chem. Und radioaktiven Stoffen

19. Grundwasserleiter (GWL) Def.: Ein Gesteinskörper, der Hohlräume aufweist und daher geeignet ist GW weiterzuleiten GWL begrenzt durch Aquifugen GWL erstrecken sich nur über gesättigte Zonen oberflächennahe GWL sind für Trinkwassergewinnung geeignet

20. Grundwasserleiter (GWL) drei Grundtypen: Porengrundwasserleiter Kluftgrundwasserleiter Karstgrundwasserleiter EU-Wasserrahmenrichtlinie: alle GWL werden den verschiedenen Einzugsgebieten der Gewässer zugeordnet und als Grundwasserkörper ausgewiesen

21. Grundwasserleiter (GWL)

22. Grundwasserleiter (GWL)

23. Porengrundwasserleiter (PorenGWL) Def.: Ein Gesteinskörper, dessen Hohlräume von zusammenhängenden Poren gebildet werden Porengrundwasser = GW im Locker- und Festgestein, dessen durchflusswirksamer Hohlraum Poren sind PorenGWL sind gekennzeichnet durch: geringe Grundwasserfließgeschwindigkeit hohes Speichervermögen gute Filtereigenschaften  PorenGWL ideal für die Trinkwassergewinnung

24. Porengrundwasserleiter (PorenGWL)

25. Porengrundwasserleiter (PorenGWL)

26. Kluftgrundwasserleiter (KluftGWL) (1) Def.: Ein Festgesteinsgrundwasserleiter, in dem die Wasserbewegung primär in nicht signifikant durch Lösungsvorgänge erweiterten Trennflächen, wie Klüfte, stattfindet Kluft = Oberbegriff für die Vielzahl an geologischen Trennflächen KluftGWL treten in sedimentären, metamorphen oder magamtischen Festgestein auf sedimentär = abgelagertes Lockergestein metamorph = die durch Metamorphose entstandenen Gesteine magmatisch = bei der Erstarrung von Magma gebildete Gesteine

27. Kluftgrundwasserleiter (KluftGWL) (2) KluftGWL sind gekennzeichnet durch: hohe Verweilzeiten des Wassers die Abhängigkeit von Gebiergseigenschaften (Durchlässigkeit) Durchlässigkeit beeinflusst durch: Kluftdichte, -rauhigkeit und Art der Kluftfüllung abhängig von: Spannungszustand im Boden felsmechanischen Eigenschaften (Bsp,: Scherfestigkeit) tiefenabhängige Druck- und Temperaturzunahme

28. Kluftgrundwasserleiter (KluftGWL) (3) Stofftransport Kopplung: Transports im mobilen Wasser in der Kluft mit immobilen Porenwasser in der Gesteinsmatrix  Gesteinsmatrix kann als Speicher für Schadstoffe dienen

29. Kluftgrundwasserleiter (KluftGWL)

30. Kluftgrundwasserleiter (KluftGWL)

31. Karstgrundwasserleiter Def.: Ein Festgesteinsgrundwasserleiter, in dem die Wasserbewegung primär in signifikant durch Lösungsvorgänge erweiterten Trennflächen stattfindet = GWL in verkarstetem Gestein Sonderform des KluftGWL in den vorhandenen Kluften kommt es zur Gesteinslösung durch das zirkulierende GW es entstehen große Höhlen und enge Schläuche GW erreicht oft hohe Fließgeschwindigkeiten die Filtereigenschaft ist nicht so gut wie bei PorenGWL verschmutzungsempfindlicher

32. Karstgrundwasserleiter

33. Karstgrundwasserleiter

34. Grundwasserleiter-Zusammenfassung

35. Quellen www.wikipedia.de  Grundwasser, Grundwasserleiter http://www.bgr.bund.de/cln_116/nn_322882/DE/Themen/Wasser/wasser__node.html?__nnn=true www.wasser-wissen.de/abwasserlexikon www.geodz.com http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp1104.html http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/90/5/Text_Teil_4.pdf http://www.berlin.de/sen/umwelt/wasser/hydrogeo/de/broschuere/3.3-Bauen-Grundwasser.pdf http://www.hydrology.uni-kiel.de/lehre/vorlesung/ss06/269_gw1_2006.pdf http://www.bau.htw-dresden.de/geotechnik/1LE/gt_ig_vrl_4.pdf www.ruhr-uni-bochum.de/ Brockhaus, Leipzig 2003

36. Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!